管道站場輸油泵機組無功補償節電效果分析

蒲鎮東 劉國豪 唐煌 黃杉

（1.中國石油管道有限責任公司西部分公司；2.中國石油管道公司管道科技研究中心；3.中國石油管道有限責任公司西部管道甘肅分公司；4.中國石油管道公司中原輸油氣分公司）

電能消耗是輸油管道主要能耗之一，其中站場輸油泵電動機耗電是電耗中最主要的耗能，占比80%以上，減少電動機電能消耗是各級技術人員的目標。

管道站場的負載類型主要為三相異步電動機，屬于感性負載，大功率電動機運行后使站內功率因數較低，電動機設計功率因數一般在0.83～0.89，實際運行數值一般低于設計值，實際值能低到0.75，較低的功率因數降低了設備利用率，增加了供電投資，損害了電壓質量，降低了設備使用壽命，大大增加了線路損耗，解決辦法通常是輸油泵電動機就地加裝無功功率補償裝置[1]。

1 無功功率補償的工作原理和作用

通常各站無功功率補償裝置設計原則按照兩級補償配置，分別是進站變壓器處的集中補償和輸油泵電動機的就地單機補償。其中，進站變壓器處，按照電力公司規定，安裝集中功率因數補償裝置，使功率因數達到0.9以上，滿足電力公司要求。其次，由于輸油泵電動機單臺功率大，耗電比重大，因此在變電所配電間對各臺輸油泵電動機控制柜均安裝了單臺就地電容補償裝置，用于補償電動機的就地無功功率（圖1），通過就地無功補償可以提高電動機和供電系統的功率因數，達到降低供電變壓器及輸送線路到輸油泵電動機之間的損耗、提高供電效率以及電能質量、降低電動機電能消耗的目的。

實際運行中，因為各站進站變壓器處的補償國家電力局有強制要求，因此各站均進行了補償并達到了要求，但是大部分站場內部的電動機就地無功補償裝置由于各種原因沒有投用，這中間的線路損耗、無功功率損耗等對電動機的能耗有著較大影響。

圖1 電動機無功就地補償裝置示意圖

2 測試實例

選擇站場內1臺輸油泵電動機進行投用、不投用就地無功補償裝置2個狀態下的電能數據對比分析，考察就地無功補償對電動機耗電的影響。輸油泵電動機選擇某一輸油站場常用的6 kV電壓等級輸油泵機組，在同一輸量下對比電參數的變化情況。

按照GB/T 12497—2006《三相異步電動機經濟運行》[2]、GB/T 16666—2012《泵類液體輸送系統節能監測》[3]、SY/T 6422—2016《石油企業用節能產品節能效果測定》[4]的要求進行測試和計算。

2.1 電參數測試

該臺輸油泵額定流量930 m3/h，泵型號：ZMⅡ630/03，其配用電動機額定功率為470 kW，電動機型號：3～MOT.1MS4 354-4AN60-Z，該輸油泵電動機就地補償投用前后的電參數見表1。

表1 輸油泵機組就地補償投用前后的電參數

從表1看出，投用補償裝置后，電動機實際功率因數明顯提高，在流量增加4.7%的情況下，無功功率減少58.68%，輸入有功功率減少6.3%，電流下降17.44%，機組效率升高4.23%。綜合各項主要參數看出投用就地無功功率補償后節電效果明顯且機組效率提高。

2.2 經濟效益分析

按照輸油泵機組每年運行300天，每天運行20h，工業用電每度平均1元計算，不投用就地補償裝置每年的電費為238.45萬元，投用就地補償后年電費223.38萬元。在相同的做功要求下，僅投用就地補償后1臺輸油泵電動機就能減少15.06萬元，每家輸油企業輸油泵均在數10臺以上，總體節能效益十分可觀。

3 結論

1）站場輸油泵電動機投用就地無功補償裝置后，在相同流量或做功需求下，電動機電流下降，有功功率下降，電能消耗下降，節電效果明顯，節能效益可觀。

2）已安裝單臺電動機無功功率補償裝置的站場，要重視無功補償的節電效果，輸油泵啟動時要投用補償裝置，切換機組后要及時調整補償裝置[5]。

3）雖然行業標準SY/T 6837—2011《油氣輸送管道系統節能監測規范》[6]對原油泵機組電動機不評價功率因數，但就地無功功率補償裝置是否投用對站場輸油泵機組的耗電情況有較大影響。建議原油管道站場各站投用電動機側就地無功功率補償裝置，提高功率因數，減少電能消耗。